KR20090070320A - Method of presuming a temperature of at least one part of an engine combustor units using a thermometric device - Google Patents

Method of presuming a temperature of at least one part of an engine combustor units using a thermometric device Download PDF

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KR20090070320A
KR20090070320A KR1020070138294A KR20070138294A KR20090070320A KR 20090070320 A KR20090070320 A KR 20090070320A KR 1020070138294 A KR1020070138294 A KR 1020070138294A KR 20070138294 A KR20070138294 A KR 20070138294A KR 20090070320 A KR20090070320 A KR 20090070320A
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Abstract

A temperature measuring method for an engine combustor is provided to measure the temperature of the parts of the combustor easily by mounting a thermometric device on the combustor parts. A temperature measuring method for an engine combustor comprises a step of manufacturing a thermometric device by using a thermometric material, a step of mounting the thermometric device on at least one of the parts of the engine combustor, a step of taking a trial driving of the engine, a step of separating the mounted thermometric device and measuring the hardness of the thermometric device, and a step of comparing the measured hardness with the temperature-hardness graph of the thermometric device material to estimate the temperature applied to the thermometric device in the combustion chamber. The thermometric device is made of high-carbon steel or high carbon alloy steel containing carbon more than 0.5 weight%.

Description

연소실 온도 측정용 써모메트릭 부품을 이용한 온도 측정 방법{Method of presuming a temperature of at least one part of an engine combustor units using a thermometric device}Method of presuming a temperature of at least one part of an engine combustor units using a thermometric device}

본 발명은 써모메트릭(thermometric) 특성을 갖는 부품을 이용하여 엔진 연소실의 온도를 추정하는 방법에 관한 것으로서, 특히, 써모메트릭 부품을 별도로 제조하여 이를 엔진 연소실 내부의 어느 한곳 이상에 장착하고 시험 운전을 하여 그 경도 변화에 의해 연소실 내부의 최고 온도를 추정하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for estimating the temperature of an engine combustion chamber using a component having a thermometric characteristic, and in particular, to manufacture a thermometric component separately and to mount it in one or more places in the engine combustion chamber and perform a test operation. And a method of estimating the maximum temperature inside the combustion chamber by the change in hardness thereof.

일반적으로 디젤, 가솔린, 가스(CNG, LPG) 등의 연료를 사용하는 엔진의 연소실은 실린더 헤드, 실린더 라이너, 흡기/배기 밸브, 흡기/배기 밸브시트 인서트 및 피스톤이 장착된 공간이다. 이러한 연소실에서는 공기와 연료가 혼합된 혼합 기체가 폭발하여 고온 고압의 분위기를 조성한다. 이 경우 연소실을 둘러싸는 재료들은 고온 상태에서 운동하게 되는 가혹 환경에서 사용된다.In general, a combustion chamber of an engine using fuels such as diesel, gasoline, and gas (CNG, LPG) is a space in which a cylinder head, a cylinder liner, an intake / exhaust valve, an intake / exhaust valve seat insert, and a piston are mounted. In such a combustion chamber, a mixed gas of air and fuel is exploded to create an atmosphere of high temperature and high pressure. In this case, the materials surrounding the combustion chamber are used in harsh environments where they move in a high temperature state.

이하, 상기 연료가 연소되는 공간인 연소실의 형성과 관련된 부품들인, 실린더 헤드, 실린더 라이너, 흡기/배기 밸브, 흡기/배기 밸브시트 인서트 및 피스톤 등을 총칭하여 "연소실의 구성부품"이라고 한다.Hereinafter, cylinder heads, cylinder liners, intake / exhaust valves, intake / exhaust valve seat inserts, pistons, and the like, which are components related to the formation of a combustion chamber, a space in which the fuel is burned, are collectively referred to as "combustion chamber components".

통상적으로, 고온 고압 환경 하에서 재료들은 기계적 성질의 저하를 유발하기 때문에, 엔진 설계 및 유지 보수 등을 위해서는 실제 연소실을 구성하는 부품들이 어떠한 온도 상황에서 작동되는지를 측정하는 것이 필요하다. 이러한 온도를 측정하게 되면, 상기 측정된 온도를 바탕으로 하여 그 조건 적합한 고온 소재를 선정하여 적용하거나 또는 연소 조건을 조절함으로써 연소실 온도를 적정 수준으로 조정하는 개선을 수행하는 것이 가능하게 된다. Typically, in a high temperature and high pressure environment, materials cause deterioration of mechanical properties, so it is necessary to measure at what temperature conditions the parts constituting the actual combustion chamber operate for engine design, maintenance, and the like. When the temperature is measured, it is possible to perform an improvement of adjusting the combustion chamber temperature to an appropriate level by selecting and applying a high temperature material suitable for the condition or adjusting combustion conditions based on the measured temperature.

종래, 어떤 재료의 온도를 측정하는 방법으로서는 열전대(thermocouple)를 이용한 방법이 주로 사용되었다. 그러나 이러한 열전대를 연소실을 구성하는 재료에 적용하고자 하는 경우에는, 각각의 위치마다 온도가 다른 연소실의 특성상, 연소실의 여러 곳에 각각의 열전대를 장착하여야 하기 때문에, 현실적으로 열전대를 이용하여 연소실 내부의 온도를 확인하는 것은 불가능하다고 할 수 있다.Conventionally, a method using a thermocouple has been mainly used as a method of measuring the temperature of a material. However, if the thermocouple is to be applied to the materials constituting the combustion chamber, since the thermocouples must be installed at various locations in the combustion chamber due to the characteristics of the combustion chamber having different temperatures at each position, the temperature inside the combustion chamber is actually used by using a thermocouple. It is impossible to confirm.

특히, 엔진 피스톤의 경우 엔진 운전중 고속으로 왕복운동하며, 실린더 내벽과 접촉하여 습동운동을 하게되므로 열전대를 장착하여 실제 온도를 측정하는 것이 현실적으로 불가능하다. In particular, the engine piston reciprocates at high speed during engine operation, and slides in contact with the inner wall of the cylinder, so it is practically impossible to measure the actual temperature by mounting a thermocouple.

이러한 문제점을 해소하기 위한 방안의 하나로서 써모메트릭 재료를 이용하는 방법이 있다. 써모메트릭 재료는 온도의 변화에 따라 경도가 변하는 특성을 갖는데, 이러한 써모메트릭 재료의 온도 및 경도의 상관관계를 이용하여 온도변화 또는 온도 히스토리를 측정하는 방법이 있다.One way to solve this problem is to use a thermometric material. Thermometric material has a property that the hardness changes with the change of temperature, there is a method of measuring the temperature change or the temperature history by using the correlation between the temperature and the hardness of the thermometric material.

이러한 방법에 의할 경우, 써모메트릭 재료를 이용하여 실제 부품과 동일한 형상과 크기를 갖는 부품을 제조한 후, 이를 엔진 부품의 하나로서 실차 적용한 후 경도를 측정하여 경도 변화에 따른 온도를 추정하는 기술이 제안되었다. 그러나, 상기와 같은 방법을 적용하기 위해서는, 온도 추정 시험전에 초기 경도측정을 위하여 상기 써모메트릭 재료를 열처리하여 고경도의 재료로 만들어야 하기 때문에, 상기 열처리된 써모메트릭 재료를 이용하여 실제 엔진 부품으로 가공하는 것이 용이하지 못하며, 그 단가가 높다는 단점이 있다. According to this method, after manufacturing a part having the same shape and size as the actual part by using a thermometric material, and applying it as a real vehicle as one of the engine parts, the technology to estimate the temperature according to the change in hardness by measuring the hardness This has been proposed. However, in order to apply the above method, since the thermometric material is heat-treated to make a high hardness material for the initial hardness measurement before the temperature estimation test, it is processed into the actual engine part using the heat-treated thermometric material. It is not easy to do, and the unit price is high.

또한, 예를 들어, 피스톤과 같이 고속 운동하는 부품의 경우에는 중량에 의한 관성력 제어까지 고려하여야 한다. 즉, 써모메트릭 재료를 이용하여 실제의 피스톤과 동일한 형상과 크기를 갖는 피스톤을 제조하여 실차 적용 후 경도를 측정하여 경도 변화에 따른 온도를 추정하고자 하는 경우에는, 상기 관성력을 고려하여야 하기 때문에 실제 피스톤과 중량까지 동일한 써모메트릭 재질의 피스톤을 제조하여야 한다. 그러나, 통상적인 피스톤에 사용되는 일반적인 소재는 알루미늄 합금인데, 이러한 알루미늄 합금과 유사한 중량특성을 가지는 써모메트릭 재료는 현재 알려진 바가 없다. 따라서 써모메트릭 재료를 사용하여 온도 측정용 피스톤을 제작하여 연소실의 피스톤 부위의 온도를 측정하는 것은 현재로서는 불가능하다고 할 수 있다. In addition, for example, in the case of a fast moving part such as a piston, the inertia force control by weight should be considered. That is, when the piston having the same shape and size as the actual piston is manufactured by using a thermometric material, and the hardness is measured after the actual vehicle is applied, the inertia force must be taken into consideration. Pistons of the same thermometric material shall be manufactured to the same weight and weight. However, a common material used in conventional pistons is an aluminum alloy, and thermometric materials having similar weight characteristics to those of aluminum alloys are currently unknown. Therefore, it can be said that it is impossible at present to measure the temperature of the piston part of a combustion chamber by making a temperature measuring piston using a thermometric material.

한편, 연소실을 형성하는 부품들 중의 일부에 써모메트릭 특성을 가진 재료를 이용하여 도금층을 형성한 후 엔진을 구동하여, 상기 연소실 구성 부품에 형성된 도금층의 경도변화를 측정하여 온도를 추정하는 방법도 제안되어 있다. Meanwhile, a method of estimating a temperature by measuring a change in hardness of the plating layer formed on the combustion chamber component by driving an engine after forming a plating layer using a material having thermometric properties on some of the components forming the combustion chamber is also proposed. It is.

그러나, 도금을 이용한 온도 추정 방법은 실린더 헤드와 같이 대형 구조물이면서 형상이 매우 복잡한 구조을 가지는 부품에는 적용하기 어려운 문제가 있다. 또한 피스톤 스커트부 또는 실린더 내벽과 같이 마모가 발생하게 되는 부품에 상기 도금을 적용하게 되면 운전중 마모로 도금층이 소실될 우려가 있어 장시간의 운전 시험에는 적합하지 못하다. However, the temperature estimation method using plating has a problem that is difficult to apply to a large structure such as a cylinder head, but having a very complicated structure. In addition, if the plating is applied to a component that causes wear, such as a piston skirt or a cylinder inner wall, the plating layer may be lost due to wear during operation, which is not suitable for a long time operation test.

상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 발명에서는, 연소실 온도 측정을 위하여 써모메트릭 부품을 별도로 제조한 후, 이를 연소실을 구성하는 연소실 구성 부품 중의 적어도 하나에 장착하여 시험 운전 후 상기 써모메트릭 부품의 경도 변화를 측정함으로써, 연소과정에서 해당 연소실 구성 부품에게 가해지는 최고 온도를 추정할 수 있도록 한다.In order to solve the above problems, in the present invention, the thermometric component is manufactured separately for the combustion chamber temperature measurement, and then mounted on at least one of the combustion chamber components constituting the combustion chamber to change the hardness of the thermometric component after the test operation. By measuring, it is possible to estimate the maximum temperature applied to the corresponding combustion chamber components during combustion.

이에 본 발명은, 온도 추정이 가능한 써모메트릭 부품을 제작하는 단계와, 상기 써모메트릭 부품을 연소실 구성 부품 중 어느 하나에 장착하여 시험 운전하는 단계와, 상기 시험운전 후 상기 써모메트릭 부품을 탈거하고 경도를 측정하여 온도를 추정하는 단계를 포함하는 엔진 연소실 온도 추정방법을 제공한다.Accordingly, the present invention provides a step of manufacturing a thermometric component capable of temperature estimation, mounting the thermometric component to any one of combustion chamber components, and performing a test operation; It provides an engine combustion chamber temperature estimation method comprising the step of estimating the temperature by measuring the.

구체적으로, 본 발명에 의한 엔진 연소실 온도 추정방법은, 써모메트릭 재료를 이용하여 써모메트릭 부품을 제조하는 단계와, 상기 써모메트릭 부품을 엔진 연소실의 구성 부품 중 적어도 하나에 장착하는 단계와, 엔진을 시험 운전하는 단계와, 상기 시험운전 후 상기 장착된 써모메트릭 부품을 탈거하여 경도를 측정하는 단계와, 및 시험운전 후의 상기 써모메트릭 부품의 경도와 상기 써모메트릭 부품 재료의 온도-경도 그래프를 비교하여 엔진 연소실에서 상기 써모메트릭스 부품 부위에 가해진 온도를 추정하는 단계를 포함한다.Specifically, the engine combustion chamber temperature estimation method according to the present invention comprises the steps of manufacturing a thermometric component using a thermometric material, mounting the thermometric component in at least one of the components of the engine combustion chamber, and Performing a test run, removing the mounted thermometric part after the test run, and measuring hardness; and comparing the hardness of the thermometric part after the test run with a temperature-hardness graph of the thermometric part material. Estimating the temperature applied to the thermometric part in the engine combustion chamber.

본 발명에서는, 연소실의 연소 공간 형성과 관련된 부품들인, 실린더 헤드, 실린더 라이너, 흡기/배기 밸브, 흡기/배기 밸브시트 인서트 및 피스톤 등을 총칭하여 "연소실의 구성 부품"이라고 한다.In the present invention, cylinder heads, cylinder liners, intake / exhaust valves, intake / exhaust valve seat inserts, pistons, and the like, which are components related to the formation of the combustion space of the combustion chamber, are collectively referred to as "combustion chamber components".

한편, 본 발명에서 보다 정확한 온도 추정을 위하여 상기 써모메트릭 재료를 이용하여 써모메트릭 부품을 제조한 후에 상기 써모메트릭 부품의 초기 경도를 미리 측정하여, 상기 시험운전 후의 써모메트릭 부품의 경도와 써모메트릭 부품 소재의 온도-경도 그래프를 비교하는 과정에서 상기 초기 경도값을 유용하게 이용할 수 있다.On the other hand, in order to more accurately estimate the temperature in the present invention, after manufacturing the thermometric part using the thermometric material, the initial hardness of the thermometric part is measured in advance, so that the hardness and the thermometric part of the thermometric part after the test run. The initial hardness value may be usefully used in the process of comparing the temperature-hardness graph of the materials.

한편, 본 발명의 일례에 따르면, 상기 써모메트릭 부품을 제조하기 위한 재료로서 탄소함유 0.5중량% 이상의 고탄소강 또는 고탄소 합금강을 소재를 사용할 수 있으며, 상기 써모메트릭 부품의 초기 비커스 경도 700 이상으로 할 수 있다.On the other hand, according to an example of the present invention, a carbon-containing high carbon steel or high carbon alloy steel containing 0.5% by weight or more of the material may be used as a material for manufacturing the thermometric part, and the initial Vickers hardness of the thermometric part may be 700 or more. Can be.

본 발명의 다른 일례에 따르면, 상기 써모메트릭 부품은 탄소를 0.5 내지 2.0 중량%, 크롬을 0.8 내지 2.5 중량% 함유하는 것이 가능하다.According to another example of the present invention, the thermometric component may contain 0.5 to 2.0% by weight of carbon and 0.8 to 2.5% by weight of chromium.

한편, 상기 써모메트릭 부품은 연소실 구성 부품에 장착되더라도 그 부품의 중량 및 표면 상태를 동일하게 유지하는 것이 바람직할 것이다.On the other hand, even if the thermometric component is mounted to the combustion chamber component it will be desirable to maintain the same weight and surface state of the component.

또한, 상기 써모메트릭 부품은 가능한 한 여러 위치에 장착이 가능하도록 그 크기를 가능한 한 작게 하는 것이 바람직하다. In addition, it is desirable that the thermometric part be as small as possible to be mounted in as many positions as possible.

또한, 상기 써모메트릭 부품은 시험 운전 및 경도 측정을 통하여 온도 추정이 용이하도록, 장착 및 탈거가 용이한 구조를 가지도록 제조되는 것이 바람직하다. In addition, the thermometric component is preferably manufactured to have a structure that is easy to install and remove so that the temperature can be easily estimated through test operation and hardness measurement.

본 발명의 일례에 따르면 상기 써모메트릭 부품은 나사형태로 제조되어 엔진 연소실의 구성요소 중 적어도 하나에 장착될 수 있다. 본 발명의 바람직한 일례에 따르면, 상기 써모메트릭 부품은 피스톤에 장착되는 것이 가능하다. 또한 상기 써모메트릭 부품이 상기 피스톤에 장착될 때에는, 도 3a 및 3b에서 보는 바와 같이 피스톤의 여러 부위에 장착될 수 있다.According to an example of the present invention, the thermometric component may be manufactured in a thread form and mounted on at least one of the components of the engine combustion chamber. According to a preferred example of the invention, the thermometric part can be mounted to a piston. In addition, when the thermometric part is mounted to the piston, it may be mounted to various parts of the piston as shown in FIGS. 3A and 3B.

본 발명의 또 다른 일례에 따르면, 상기 써모메트릭 부품의 소재는 소정의 열처리를 통하여 초기 경도가 비커스 경도 700 이상이며, 600℃ 이상의 고온에 노출시 비커스 경도 400 이하의 경도를 가지며, 또한 100℃의 온도 변화당 비커스 경도가 50 이상 변화하는 것을 사용할 수 있다.According to another example of the present invention, the material of the thermometric part has an initial hardness of Vickers hardness of 700 or more through predetermined heat treatment, and has a hardness of Vickers hardness of 400 or less when exposed to high temperature of 600 ° C or higher, and further, A Vickers hardness of 50 or more changes per temperature change can be used.

본 발명의 일례에 따르면, 본 발명의 써모메트릭 부품의 소재는 온도 상승에 대하여 비례적으로 경도가 감소하는 것을 사용할 수 있다.According to an example of the present invention, the material of the thermometric part of the present invention can be used to decrease the hardness in proportion to the rise in temperature.

본 발명에 의한 써모메트릭 부품을 사용할 경우, 비교적 간단한 방법으로 상기 써모메트릭 부품을 연소실의 구성 부품에 장착할 수 있기 때문에 연소실 구성 부품에 가해진 온도를 용이하게 추정할 수 있다. 그 연소실 온도 추정을 위한 설계 또는 장치나 장비의 제작 시간 및 비용을 혁신적으로 절감할 수 있는 효과가 있다.When the thermometric component according to the present invention is used, the temperature applied to the combustion chamber component can be easily estimated because the thermometric component can be mounted on the component of the combustion chamber in a relatively simple manner. There is an effect that the design for estimating the combustion chamber temperature or the manufacturing time and cost of the apparatus or equipment can be innovatively reduced.

이하, 실시예 및 도면을 참고하여 본 발명의 구성을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the embodiment and the drawings will be described in more detail the configuration of the present invention.

상기에서도 설명한 바와 같이, 본 발명에서 연소실 구성 부품이라 함은 흡기 및 배기밸브, 흡기 및 배기 밸브시트 링, 피스톤 및 피스톤 링, 실린더 헤드 및 실린더 라이너 등을 포함하는 것임을 미리 밝혀둔다.As described above, in the present invention, the combustion chamber components are previously known to include intake and exhaust valves, intake and exhaust valve seat rings, piston and piston rings, cylinder heads and cylinder liners, and the like.

먼저, 본 발명에 사용되는 써모메트릭 부품을 제조한다.First, a thermometric part used in the present invention is manufactured.

본 발명의 일례에 따르면, 상기 써모메트릭 부품을 제조하기 위한 재료로는 열처리를 통해 고경도를 얻을 수 있는 것으로써 탄소 함량 0.5% 이상의 고탄소강 재료를 사용할 수 있다. According to an example of the present invention, as a material for manufacturing the thermometric part, a high carbon steel having a carbon content of 0.5% or more may be used as a material having high hardness through heat treatment.

한편, 상기 고탄소강 재료에는, 열처리 효과를 높이기 위하여 크롬, 몰리브덴, 망간, 니켈 등의 소량의 합금원소를 더 첨가할 수 있다. 이 경우, 상기 재료는 고탄소 합금강이라고 할 수 있을 것이다. 본 발명에서는 고탄소강 재료와 고탄소 함급강 재료를 특별히 구별하지는 않는다. On the other hand, a small amount of alloying elements such as chromium, molybdenum, manganese and nickel may be further added to the high carbon steel material in order to enhance the heat treatment effect. In this case, the material may be referred to as high carbon alloy steel. In the present invention, the high carbon steel material and the high carbon-containing steel material are not particularly distinguished.

본 발명의 일례에 따르면, 상기 고 탄소강 소재로서는 기본 재료인 철(Fe)에, C(탄소), Si(실리콘), Mn(망간), P(인), S(황), Cr(크롬)을 더 포함하는 재료가 가능하다. According to an example of the present invention, the high carbon steel material includes iron (Fe), which is a basic material, and C (carbon), Si (silicon), Mn (manganese), P (phosphorus), S (sulfur), and Cr (chromium). It is possible to further include a material.

본 발명의 다른 일례에 따르면, C(탄소) 0.5~2.0 중량%, Cr(크롬) 0.8~2.5 중량% 및 잔량을 철을 포함하는 고탄소 합금강을 써모메트릭 재료로 사용할 수 있다. C(탄소)가 0.5중량%이하이면 경도가 낮고 2.0 중량%이상이면 경도가 높아 가공이 어렵기 때문이다. 또한 Cr(크롬)이 0.8중량%이하이면 경도가 낮아 고열에 쉽게 마모되거나 파손의 우려가 있으며 2.5 중량% 이상이면 경도가 높게되어 써모메트릭 부품의 가공이 어렵게 된다. According to another example of the present invention, high carbon alloy steel containing iron may be used as a thermometric material in the range of 0.5 to 2.0% by weight of C (carbon), 0.8 to 2.5% by weight of Cr (chromium). If C (carbon) is 0.5 wt% or less, the hardness is low, and if it is 2.0 wt% or more, the hardness is high, so that processing is difficult. In addition, if Cr (chromium) is less than 0.8% by weight, the hardness is low, so it may be easily worn or damaged at high temperatures, and if it is more than 2.5% by weight, the hardness is high, making it difficult to process thermometric parts.

상기 써모메트릭 부품의 크기나 형태는 제한이 없으며, 필요에 따라 당업자가 다양하게 제조하여 사용할 수 있다. 따라서, 각 연소실의 각 부품별로 그에 적정한 크기의 써모메트릭 부품을 별도로 제조하여 사용하는 것도 가능하다. The size or shape of the thermometric component is not limited and may be variously manufactured and used by those skilled in the art as needed. Therefore, it is also possible to separately manufacture and use a thermometric part of an appropriate size for each part of each combustion chamber.

그러나, 상기 써모메트릭 부품은 상기 연소실 구성 부품에 장착되는 것인 바, 연소실 구성 부품에 써모메트릭 부품을 장착한 후에도 연소실 구성 부품의 전체의 외형에 영향을 주지 않도록 써모메트릭 부품을 제조하는 것이 바람직할 것이다. 이를 위하여, 본 발명의 일례에 따르면, 상기 써모메트릭 부품의 길이는 10mm 이내, 직경 5mm 이내로 제한하도록 한다. 써모메트릭 부품의 크기가 상기의 치수보다 클 경우 두께가 작은 밸브시트 인서트, 피스톤 스커트 등의 부품에 장착하기 곤란할 수 있으며, 또한 써모메트릭 부품을 지나치게 작게 제조할 경우 그 제조가 어려울 뿐만 아니라 장착/탈거도 어렵고, 차후에 경도 측정도 용이하지 않다. 따라서, 상기 써모메트릭 부품은 상기 치수 이내로 제작하는 것이 편리할 것이다.However, since the thermometric component is mounted to the combustion chamber component, it may be desirable to manufacture the thermometric component so as not to affect the overall appearance of the combustion chamber component even after the thermometric component is mounted on the combustion chamber component. will be. To this end, according to an example of the present invention, the length of the thermometric part is limited to within 10mm, within 5mm in diameter. If the size of the thermometric part is larger than the above dimensions, it may be difficult to mount it on parts such as valve seat inserts and piston skirts having a small thickness, and if the thermometric part is manufactured too small, it may be difficult to manufacture and may be mounted / demounted. It is also difficult, and hardness measurement is not easy in the future. Thus, it would be convenient to fabricate the thermometric part within the dimensions.

또한, 본 발명의 일례에 따르면, 상기 써모메트릭 부품은 연소실 구성 부품에 장착 및 탈거가 용이하며 아울러 시험 중 탈출이 발생하지 않도록 그 외주면이 나사산 형태를 가지도록 할 수 있다. 이러한 써모메트릭 부품을 연소실 구성 부품에 장착하기 위해서는 미리 연소실 구성 부품에 장착용 홈을 형성하는 것이 필요할 것이다. In addition, according to an example of the present invention, the thermometric part may be easily installed and removed from the combustion chamber component, and the outer circumferential surface thereof may have a thread shape so that no escape occurs during the test. In order to mount such thermometric components to the combustion chamber components, it will be necessary to form mounting grooves in the combustion chamber components in advance.

상기의 치수 및 형태로 제작된 써모메트릭 부품은 높은 초기 경도를 확보하기 위하여 경화 열처리를 수행한다. 본 발명의 일례에 따르면, 열처리 후 경도는 비커스 경도 700 이상인 것이 바람직하다. Thermometric parts manufactured in the above dimensions and shapes are subjected to a hardening heat treatment to ensure high initial hardness. According to one example of the invention, the hardness after heat treatment is preferably Vickers hardness 700 or more.

경도 측정과정에서 발생하는 오차를 고려할 때, 초기 경도가 높아 열처리 효과에 따른 경도 감소의 폭이 클수록 경도-온도 관계 그래프를 이용한 온도 추정값의 정확도가 향상될 것이다. 따라서, 본 발명의 일례에 따르면, 경화 열처리를 수 행하였을 때, 상기 써모메트릭 재료인 고탄소강 또는 고탄소 함금강 재료의 경화 후 경도는 그 하한값을 비커스 경도 700 이상으로 한정할 수 있다. In consideration of the errors occurring during the hardness measurement, the higher the initial hardness, the greater the decrease in hardness due to the heat treatment effect, and thus, the accuracy of the temperature estimate using the hardness-temperature relationship graph will be improved. Therefore, according to an example of the present invention, when the hardening heat treatment is performed, the hardness after hardening of the high carbon steel or the high carbon alloy steel material, which is the thermometric material, may be limited to the Vickers hardness of 700 or more.

상기 열처리 방법은 고탄소강 및 고탄소 합금강에 대한 통상의 경화 열처리 방법을 적용할 수 있다. 상기 재료에 대한 경화 열처리 방법은 공지의 기술을 적요하는 바, 그 방법에 대한 상세한 설명은 생략한다. The heat treatment method may apply a conventional hardening heat treatment method for high carbon steel and high carbon alloy steel. Since the hardening heat treatment method for the said material requires a well-known technique, detailed description of the method is abbreviate | omitted.

상기의 경화 열처리된 고탄소강 및 고탄소 합금강은 고온에 노출될 경우 템퍼링 효과에 의해 경도가 저하한다. 상기 재료의 템퍼링 효과에 대한 경도저하는,일반적으로 온도 증가에 선형적으로 비례한다. 도 1에서는 본 발명의 일례에 따른 고탄소 합금강의 온도-경도 관계를 나타내는 그래프가 도시되어 있다.The hardened heat treated high carbon steel and high carbon alloy steel have a low hardness due to a tempering effect when exposed to high temperature. The decrease in hardness for the tempering effect of the material is generally linearly proportional to the temperature increase. 1 is a graph showing the temperature-hardness relationship of a high carbon alloy steel according to one example of the present invention.

상기 도 1을 참고하면, 본 발명에 의하여 경화 열처리된 고탄소강 및 고탄소 합금강은 열처리 온도에 따라 경도값이 거의 직선적으로 감소하기 때문에 써모메트릭 재질로서 유용하게 사용할 수 있음을 알 수 있다.Referring to FIG. 1, it can be seen that the high carbon steel and the high carbon alloy steel hardened and heat treated according to the present invention can be usefully used as a thermometric material because the hardness value decreases almost linearly with the heat treatment temperature.

즉, 써모메트릭 재질의 특성은 템퍼링 온도 변화에 따른 경도가 비례적(직선적)으로 변화하는 것이 바람직한데, 본 발명에 의한 경화열처리된 고탄소강 및 고탄소 합금강은 이러한 특성을 충분히 만족하고 있다(도 1 참조). 여기서, 도 1은 마이크로 비커스를 이용하여 경도를 측정한 것이며 이때 하중은 300gf이다.That is, it is preferable that the properties of the thermometric material change proportionally (linearly) in accordance with the tempering temperature change, and the hardened heat treated high carbon steel and the high carbon alloy steel according to the present invention sufficiently satisfy these characteristics (Fig. 1). Here, FIG. 1 is a hardness measured using a micro vickers, and the load is 300 gf.

이어서, 써모메트릭 부품은 실제 엔진 연소실에 장착되어 시운전된다.The thermometric parts are then mounted and commissioned in the actual engine combustion chamber.

그런 다음, 써모메트릭 부품을 탈거한 후 비커스 미소 경도계를 이용하여 경도를 측정한 다음, 그 경도값을 도 1에 나타나 있는 써모메트릭 부품의 온도-경도관계 그래프인 "써모메트릭 소재의 템퍼링 온도에 따른 경도 변화" 그래프와 비교 하여, 연소실 내부에서 연소실 구성 부품에 가해진 최고 온도를 추정할 수 있다.Then, after removing the thermometric part, the hardness is measured using a Vickers microhardness meter, and the hardness value is determined according to the tempering temperature of the thermometric material, which is a temperature-hardness graph of the thermometric part shown in FIG. Compared with the "hardness change" graph, one can estimate the maximum temperature applied to the combustion chamber components inside the combustion chamber.

<실시예 1><Example 1>

고탄소 합금강 재료를 적용하여 써모메트릭 부품을 제작하였다. Thermometric parts were fabricated using high carbon alloy steel materials.

고탄소 합금강 재료의 화학조성은 하기 표 1과 같다. The chemical composition of the high carbon alloy steel material is shown in Table 1 below.

써모메트릭 부품용 재료의 화학조성 (단위: 중량%)Chemical Composition of Materials for Thermometric Parts (Unit: wt%) CC SiSi MnMn PP SS CrCr FeFe 0.100.10 0.250.25 0.350.35 0.020.02 0.020.02 1.451.45 잔량Remaining amount

제조된 써모메트릭 부품의 형상은 도 2에 도시된 바와 같다. 구체적으로, 상기 써모메트릭 부품의 치수는 직경 4mm, 길이 6mm로 하였으며, 외주면에 나사선을 가공하여 탈착이 용이하게 하였다. The shape of the manufactured thermometric part is as shown in FIG. 2. Specifically, the dimensions of the thermometric part was 4mm in diameter, 6mm in length, and the outer circumferential surface was processed to facilitate the removal of the thread.

상기의 치수로 제작한 부품에 대하여 경화 열처리를 수행하여 최종적으로 써모메트릭 부품을 제작하였다. 경화 열처리는 840℃에서 30분간 유지 후 유냉하였다. Curing heat treatment was performed on the parts manufactured in the above dimensions to finally produce a thermometric part. Curing heat treatment was oil-cooled after holding for 30 minutes at 840 ℃.

상기의 써모메트릭 부품을 피스톤의 여러 위치에 장착하였다. 도 3a 및 3b에는 상기 써모메트릭 부품이 피스톤의 어느 부위에 장착되었는지 잘 도시되어 있다. 참고로, 도 3a는 써모메트릭 부품이 장착된 피스톤의 상면을 보여주는 도면이며, 도 3b는 써모메트릭 부품이 장착된 피스톤의 종단면을 보여주는 도면이다.The above thermometric parts were mounted at various positions of the piston. 3A and 3B show well where the thermometric part is mounted on the piston. For reference, FIG. 3A is a view showing a top surface of a piston on which a thermometric part is mounted, and FIG. 3B is a view showing a longitudinal section of a piston on which a thermometric part is mounted.

도 3a 및 3a에서 번호는 써모메트릭 부품이 장착된 위치를 나타낸다.In Figs. 3A and 3A the numbers indicate where the thermometric parts are mounted.

상기 써모메트릭 부품이 장착된 피스톤을 이용하여 엔진을 조립한 후, 조립한 엔진에 대하여 180분 동안 운전하여 실차 시험을 수행하였다. 이후 써모메트릭 부품을 탈거하여 경도를 측정하여 온도를 추정하였다. After the engine was assembled using the piston equipped with the thermometric parts, the assembled engine was operated for 180 minutes to perform a real vehicle test. Then, the thermometric parts were removed and the hardness was measured to estimate the temperature.

온도 변화 측정 결과를 도 4에 나타내었다. The temperature change measurement results are shown in FIG. 4.

상기 결과로 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 써모메트릭 부품을 이용할 경우 피스톤의 여러 부위별로, 연소시 가해진 온도를 추정할 수 있다. As can be seen from the above results, when using the thermometric component of the present invention, it is possible to estimate the temperature applied during combustion for various parts of the piston.

이상에서 설명된 본 발명은 전술된 실시예에 한정되어 설명되었지만, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 또한 본 발명이 속하는 분야의 통상적인 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있는 정도의 변형은 본 발명의 기술적 사상에 속하는 것임은 자명하다.Although the present invention described above is limited to the above-described embodiments, the scope of the present invention is not limited thereto, and it can be easily implemented by those of ordinary skill in the art. It is apparent that modifications to the extent possible belong to the technical idea of the present invention.

도 1은 본 발명의 일례에 따른 고탄소 합금강의 온도-경도 관계를 나타내는 그래프이다.1 is a graph showing the temperature-hardness relationship of high carbon alloy steel according to an example of the present invention.

도 2는 본 발명의 일례에 의한 써모메트릭 부품의 형상 및 치수를 나타낸다.2 shows the shape and dimensions of a thermometric part according to an example of the invention.

도 3a는 써모메트릭 부품이 장착된 피스톤의 상면을 보여주는 도면이다. 도 3a에서 번호는 써모메트릭 부품이 장착된 위치를 나타내는 것이다.3a shows a top view of a piston on which a thermometric component is mounted. In FIG. 3A the numbers indicate the positions where the thermometric parts are mounted.

도 3b는 써모메트릭 부품이 장착된 피스톤의 종단면을 보여주는 도면이다.3b shows a longitudinal section of a piston in which a thermometric component is mounted.

도 4는 본 발명의 일례에 따른 써모메트릭 부품을 이용하여 측정한 엔진 연소실 온도 추정예를 나타내는 그래프이다.4 is a graph showing an example of estimation of an engine combustion chamber temperature measured using a thermometric component according to an example of the present invention.

Claims (5)

써모메트릭 재료를 이용하여 써모메트릭 부품을 제조하는 단계;Manufacturing a thermometric part using the thermometric material; 상기 써모메트릭 부품을 엔진 연소실의 구성 부품 중 적어도 하나에 장착하는 단계;Mounting the thermometric part to at least one of the components of an engine combustion chamber; 엔진을 시험 운전하는 단계;Test driving the engine; 상기 시험운전 후 상기 장착된 써모메트릭 부품을 탈거하여 상기 써모메트릭 부품의 경도를 측정하는 단계; 및Measuring hardness of the thermometric part by removing the mounted thermometric part after the test operation; And 상기 시험운전 후 경도와 상기 써모메트릭 부품 재료의 온도-경도 그래프와 비교하여 연소실에서의 상기 써모메트릭스 부품 부위에 가해진 온도를 추정하는 단계;를 포함하는 엔진 연소실 온도 추정 방법.Estimating a temperature applied to the thermometric part site in the combustion chamber by comparing the hardness and the temperature-hardness graph of the thermometric part material after the test operation. 제 1 항에 있어서, 상기 써모메트릭 부품은 탄소함유 0.5중량% 이상의 고탄소강 또는 고탄소 합금강 재료에 의하여 제조된 것이며, 초기 비커스 경도 700 이상인 것으로 특징으로 하는 엔진 연소실 온도 추정 방법.The method of claim 1, wherein the thermometric component is made of a carbon-containing high carbon steel or a high carbon alloy steel material of 0.5 wt% or more, and has an initial Vickers hardness of 700 or more. 제 2 항에 있어서, 상기 써모메트릭 부품은 탄소를 0.5 내지 2.0 중량%, 크롬을 0.8 내지 2.5 중량% 함유하는 것을 특징으로 하는 엔진 연소실 온도 추정 방법.3. The method of claim 2, wherein the thermometric component contains 0.5 to 2.0 weight percent carbon and 0.8 to 2.5 weight percent chromium. 제 1 항에 있어서, 상기 써모메트릭 부품은 나사형태로 제조되어 엔진 연소실의 구성요소 중 적어도 하나에 장착되는 것을 특징으로 하는 엔진 연소실 온도 추정 방법.The method of claim 1, wherein the thermometric part is manufactured in a thread form and mounted to at least one of the components of the engine combustion chamber. 제 1 항에 있어서, 상기 써모메트릭 부품은 피스톤에 장착되는 것을 특징으로 하는 엔진 연소실 온도 추정 방법.The method of claim 1, wherein the thermometric part is mounted to a piston.
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